nuclide primordial - Primordial nuclide


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Abundância relativa dos elementos químicos em continental superior da Terra crosta , em uma base por átomo

Em geoquímica , geofísica e física geonuclear , nuclídeo primordial , também conhecidos como isótopos primordiais , são nuclides encontrados na Terra que têm existido na sua forma actual desde antes Terra foi formada . Nuclidos primordiais estavam presentes no meio interestelar a partir do qual o sistema solar foi formado, e foram formados no Big Bang , por nucleosíntese em estrelas e supernovas seguido por ejecção de massa, por espalação raios cósmicos , e potencialmente a partir de outros processos. Eles são os nuclídeos estáveis mais a fracção de vida longa de radionuclídeos sobreviventes na nebulosa solar primordial através planeta acreção até o presente. Somente 286 desses nuclídeos são conhecidos.

Todos os conhecidos 253 nuclides estáveis ocorrer como nuclídeo primordial, além de outros 33 nuclides que têm meia-vida longa o suficiente para ter sobrevivido desde a formação da Terra. Estes 33 radionuclídeos primordiais representam isótopos de 28 separadas elementos . Cádmio , telúrio , neodímio , samário e urânio cada um tem dois radioisótopos primordiais ( 113
CD
, 116
CD
; 128
te
, 130
te
; 144
Nd
, 150
Nd
; 147
Sm
, 148
Sm
; e 235
você
, 238
você
).

Porque a idade da Terra é 4,58 × 10 9  anos (4,6 bilhões de anos), isso significa que a meia-vida dos nuclides dadas deve ser maior do que cerca de 1 × 10 8  anos (100 milhões de anos) para considerações práticas. Por exemplo, para um nuclídeo com uma meia-vida de 6 × 10 7  anos (60 milhões de anos), isto significa 77 meias-vidas ter decorrido, o que significa que para cada mol ( 6,02 × 10 23  átomos ) de que nuclídeo estar presente na formação da Terra, apenas 4 átomos permanecem até hoje.

Os quatro nuclidos primordiais de vida mais curta (isto é, nuclídeos com mais curtos de semi-vida) são 232
º
, 238
você
, 40
K
, E 235
você
. Estes são os 4 nuclides com meias-vidas comparáveis a, ou inferior ao estimado idade do universo . (No caso do 232 Th, tem uma meia-vida de mais de 14 bilhões de anos, pouco mais do que a idade do universo.) Para uma lista completa dos 33 primordiais conhecidos radionuclídeos , incluindo o próximo 29 com meia-vida muito mais do que a idade do universo, ver a lista completa na seção abaixo. Para fins práticos, nuclides com meias-vidas muito mais longas do que a idade do universo podem ser tratados como se eles realmente estavam estáveis. 232 Th e 238 L tem meia-vida longa o suficiente para que sua decadência é limitado em escalas de tempo geológicas; 40 K e 235 L tem mais curtas meias-vidas e, portanto, são dizimadas, mas ainda são de vida longa o suficiente para persistir significativamente na natureza.

O nuclídeo próxima maior tempo de vida após o fim da lista dada na tabela é 244
Pu
, Com uma meia-vida de 8.08 × 10 7  anos . Tem sido relatado que existe na natureza como um nuclide primordial, embora estudos posteriores não poderia detectá-lo. Da mesma forma, a segunda mais longa duração não primordial 146
Sm
tem uma meia-vida de 6,8 × 10 7  anos , aproximadamente o dobro do terceiro-vida mais longa não-primordial 92
Nb
( 3,5 x 10 7  anos ). Levando-se em conta que todos estes nuclídeos deve existir uma vez que, pelo menos, 4,6 x 10 9  anos , 244 Pu deve sobreviver 57 meias-vidas (e, por conseguinte, ser reduzido por um factor de 2 57 ≈ 1,4 × 10 17 ), 146 Sm deve sobreviver 67 ( e ser reduzida por 2 67 ≈ 1,5 × 10 20 ), e 92 Nb deve sobreviver 130 (e ser reduzida por 2 130 ≈ 1,4 × 10 39 ). Considerando-se as abundâncias iniciais prováveis destes nuclides, possivelmente quantidades mensuráveis de 244 Pu e 146 Sm deve persistir hoje, enquanto eles não deveriam para 92 Nb e todos os nuclídeos de vida mais curta. Nuclidos, tais como 92 Nb que estavam presentes na nebulosa solar primordial mas já há muito deteriorado por completo são denominados radionuclídeos extintos se eles não têm outros meios de ser regenerado.

Embora estima-se que cerca de 33 nuclidos primordiais são radioactivos (lista abaixo), torna-se muito difícil determinar o número total exacto de primordiais radioactivos, porque o número total de átomos estáveis é incerto. Existem muitos nuclides extremamente longa duração cujas vidas metade ainda são desconhecidos. Por exemplo, prevê-se, teoricamente, que todos os isótopos de tungsténio , incluindo as indicadas pelo mesmo os métodos empíricos mais modernos para ser estável, deve ser radioactivo e pode decompor por emissões alfa , mas a partir de 2,013 isso só poderia ser medido experimentalmente para 180
W
. Da mesma forma, todos os quatro primordiais isótopos de chumbo são esperados para decair para o mercúrio , mas as meias-vidas previstos são tão longas (alguns superiores a 10 100 anos), que este dificilmente pode ser observado no futuro próximo. No entanto, o número de nuclídeos com meias-vidas tanto tempo que não pode ser medido com instrumentos actuais e são considerados a partir deste ponto de vista a ser nuclides estáveis -é limitado. Mesmo quando um nuclídeo "estável" é encontrado para ser radioativo, o fato de apenas move-lo a partir do estável para o instável lista de nuclídeo primordial, e o número total de átomos primordiais permanece inalterado.

Porque elementos químicos primordiais consistem frequentemente de mais do que um isótopo primordial, existem apenas 83 primordiais distintos elementos químicos . Destes, 80 tem, pelo menos, um observacionalmente estável isótopo e três elementos primordiais adicionais têm apenas isótopos radioactivos ( bismuto , tório e urânio).

de ocorrência natural que não são nuclídeos primordial

Alguns isótopos instáveis que ocorrem naturalmente (por exemplo, 14
C
, 3
H
, E 239
Pu
) Não são primordiais, como eles devem ser constantemente regenerado. Isto ocorre por radiação cósmica (no caso de nuclidos cosmogénicos tais como 14
C
e 3
H
), Ou (raramente) por processos como a transmutação geonuclear ( captura de nêutrons de urânio no caso de 237
Np
e 239
Pu
). Outros exemplos de nuclidos que ocorrem naturalmente, mas não primordiais comuns são os isótopos de radão , polônio , e rádio , que são todos os nuclídeos radiogênicos filhas de decaimento do urânio e são encontrados em minerais de urânio. Uma série semelhante radiogênico é derivado a partir da longa vida primordial nuclido radioactivo 232 Th . Todos esses nuclídeos tem mais curtas meias-vidas do que os seus nuclídeo primordial radioativos pais. Alguns outros geogénica nuclídeos não ocorrem nas cadeias de desintegração de 232 Th, 235 L, ou 238 L, mas ainda pode fugaz ocorrem naturalmente como produtos da fissão espontânea de um destes três nuclídeos de longa duração, tais como 126 Sn , o que torna até cerca de 10 -14 de todos naturais estanho .

elementos primordiais

Existem 253 nuclídeos estáveis primordiais e 33 nuclidos primordiais radioactivos, mas apenas 80 estáveis primordiais elementos (1 a 82, ou seja hidrogénio através de chumbo, exclusivo de 43 e 61, o tecnécio e o promécio , respectivamente) e três primordiais radioactivos elementos (bismuto, de tório, e urânio). Meia-vida de bismuto é tão longa que muitas vezes é classificado com os elementos estáveis primordiais 80 em vez disso, desde a sua radioatividade não é um motivo de séria preocupação. O número de elementos é menos do que o número de átomos, porque muitos dos elementos primordiais são representados por vários isótopos . Veja elemento químico para mais informações.

que ocorre naturalmente nuclídeos estáveis

Como se observa, esses números sobre 253. Para obter uma lista, consulte o artigo lista de elementos de estabilidade de isótopos . Para uma lista completa observando qual dos "estáveis" 253 nuclides pode estar em algum respeito instável, ver lista de nuclídeos e nuclídeo estável . Estas perguntas não afetam a questão de se um nuclido é primordial, já que todos os nuclídeos "quase estáveis", com meia-vida mais longa do que a idade do universo, são primordiais também.

Lista de 33 nuclídeo primordial radioativos e meias-vidas medidos

Estes 33 nuclidos primordiais representam radioisótopos de 28 elementos distintos químicos (cádmio, neodímio, samário, telúrio, e urânio cada um tem dois radioisótopos primordiais). Os radionuclídeos são listados em ordem de estabilidade, com a mais longa começando a lista de meia-vida. Estes radionuclídeos em muitos casos, são quase tão estável que eles competem por abundância com isótopos estáveis de seus respectivos elementos. Para três elementos químicos, um nuclido radioactivo primordial muito longa vida é encontrado como sendo o nuclídeo mais abundante para um elemento que também tem um nuclídeo estável. Estes elementos incomuns são telúrio , índio e rênio .

O mais longo tem uma meia-vida de 2,2 × 10 24  anos , que é de 160 trilhões de vezes a idade do universo . Apenas quatro desses 33 nuclides têm meia-vida mais curta do que, ou igual a, a idade do universo. A maioria dos restantes 29 têm meia-vida muito mais tempo. O isótopo primordial de vida mais curta, 235 U, tem uma meia-vida de 704 milhões de anos, cerca de um sexto da idade da Terra e do sistema solar .

Não. nuclide Energia Meia-
vida
(anos)
Decay
modo
Energia Decay
(MeV)
Aprox. rácio de
meia-vida a
idade de universo
254 128 Te 8.743261 2.2 × 10 24 2 β - 2.530 160 trillion
255 78 Kr 9.022349 9,2 × 10 21 KK 2.846 670 bilhões
256 136 Xe 8.706805 2,165 × 10 21 2 β - 2.462 150 bilhões
257 76 Ge 9.034656 1,8 × 10 21 2 β - 2.039 130 bilhões
258 130 Ba 8.742574 1,2 × 10 21 KK 2.620 90 bilhões
259 82 Se 9.017596 1,1 × 10 20 2 β - 2.995 8 bilhões
260 116 Cd 8.836146 3,102 × 10 19 2 β - 2.809 2 bilhões
261 48 Ca 8.992452 2,301 × 10 19 2 β - 4.274, 0,0058 2 bilhões
262 96 Zr 8.961359 2,0 × 10 19 2 β - 3,4 1 bilião
263 209 Bi 8.158689 1,9 × 10 19 α 3.137 1 bilião
264 130 Te 8.766578 8,806 × 10 18 2 β - 0,868 600 milhões
265 150 Nd 8.562594 7,905 × 10 18 2 β - 3.367 600 milhões
266 100 Mo 8.933167 7,804 × 10 18 2 β - 3.035 600 milhões
267 151 Eu 8.565759 5,004 × 10 18 α 1,9644 300 milhões
268 180 W 8.347127 1,801 × 10 18 α 2,509 100 milhões
269 50 V 9.055759 1,4 × 10 17 β + ou β - 2.205, 1.038 10 milhões
270 113 Cd 8.859372 7,7 × 10 15 β - 0,321 600.000
271 148 Sm 8.607423 7,005 × 10 15 α 1.986 500.000
272 144 Nd 8.652947 2.292 × 10 15 α 1.905 200.000
273 186 Os 8.302508 2.002 × 10 15 α 2.823 100.000
274 174 Hf 8.392287 2.002 × 10 15 α 2.497 100.000
275 115 Em 8.849910 4,4 × 10 14 β - 0,499 30.000
276 152 Gd 8.562868 1,1 × 10 14 α 2.203 8000
277 190 Pt 8.267764 6,5 × 10 11 α 3.252 47
278 147 Sm 8.610593 1.061 × 10 11 α 2.310 7.7
279 138 La 8.698320 1,021 × 10 11 K ou β - 1.737, 1.044 7,4
280 87 Rb 9.043718 4,972 × 10 10 β - 0,283 3,6
281 187 Re 8.291732 4.122 × 10 10 β - 0,0026 3
282 176 Lu 8.374665 3.764 × 10 10 β - 1.193 2,7
283 232 Th 7.918533 1,406 × 10 10 α ou SF 4.083 1
284 238 L 7.872551 4.471 × 10 9 α ou SF ou 2 β - 4.270 0,3
285 40 K 8.909707 1,25 × 10 9 β - ou K ou β + 1.311, 1.505, 1.505 0,09
286 235 L 7.897198 7,04 × 10 8 α ou SF 4.679 0,05

lendas lista

Nenhum número)
Um número inteiro positivo correndo para referência. Estes números podem mudar ligeiramente no futuro uma vez que existem 163 nuclides agora classificados como estável, mas que são, teoricamente, previsto para ser instável (ver Estável nuclide # decadência Ainda-não observado ), para que futuros experimentos pode mostrar que alguns são de fato instável. O número começa a 254, a seguir os nuclídeos 253 (ou isótopos estáveis ) ainda não foi encontrado para ser radioactivo.
nuclide
identificadores de nuclídeos são dadas pelo seu número de massa A e o símbolo do elemento químico correspondente (implica um certo número de prótons único).
Energia
Massa do nucleon médio deste nuclídeo em relação à massa de um nêutron (para que todos os nuclídeos obter um valor positivo) em MeV / c 2 , formalmente: m n - m nuclídeo / A .
Meia vida
Todos os horários são dadas em anos.
Decay modo
α α decaimento
β - β - decaimento
K captura de elétrons
KK captura eletrônica dupla
β + β + decaimento
SF fissão espontânea
2 β - dupla β - decaimento
2 β + dupla β + decaimento
Eu transição isomérica
p emissão de prótons
n emissão de nêutrons
energia Decay
Vários valores para (máxima) de energia decadência em MeV são mapeados para decair modos em sua ordem.

Veja também

Referências